特許 7564468 施工方法及び検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-01

(45)【発行日】2024-10-09

(54)【発明の名称】施工方法及び検出装置

(51)【国際特許分類】

   F16B 35/00 20060101AFI20241002BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

F16B35/00 B

G01L5/00 103B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022577971

(86)(22)【出願日】2021-01-29

(86)【国際出願番号】 JP2021003355

(87)【国際公開番号】W WO2022162898

(87)【国際公開日】2022-08-04

【審査請求日】2023-05-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100164471

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 大和

(74)【代理人】

【識別番号】100176728

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】小林 大樹

(72)【発明者】

【氏名】荒武 淳

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２７５７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２５４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００３２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６４８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６７５１９３０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１６／１５９２４５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ ３５／００

Ｆ１６Ｂ ５／００－ ５／１２

Ｇ０１Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出装置を用いて、第１の方向に並び、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する、一対のナットによって締め付けられる一対の軸部と、前記一対の軸部それぞれの一端を連結する橋梁部と、前記一対の軸部のうちの少なくとも一方の軸部における少なくとも一部にひずみ検出用模様が付されている、Ｕボルトを被締結物に締結する施工方法であって、
前記検出装置により、
前記ひずみ検出用模様が付されている、前記少なくとも一方の軸部の前記少なくとも一部である模様領域を撮像することによって第１の観察画像を生成するステップと、
前記検出装置が備える撮像部の撮像素子によって結像された被写体の像に、前記第１の観察画像を重畳させた画像を撮像部の表示部に表示させるステップと、
前記軸部の前記ナットによる締め付けが調整された後に前記模様領域を撮像することによって第２の観察画像を生成するステップであって、前記表示部に表示された前記第１の観察画像における模様領域の像が、前記締め付けが調整された後に実空間に存在する模様領域に略一致するような画角で、実空間に存在する模様領域を撮像することによって前記第２の観察画像を生成するステップと、
前記第１の観察画像及び前記第２の観察画像に基づいて、前記模様領域のひずみを検出するステップと、
前記ひずみに基づいて、前記軸部の前記ナットによる締め付けに関する締め付け情報を出力するステップと、を含む施工方法。

【請求項2】

第１の方向に並び、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する、一対のナットによって締め付けられる一対の軸部と、前記一対の軸部それぞれの一端を連結する橋梁部と、前記一対の軸部のうちの少なくとも一方の軸部の少なくとも一部にひずみ検出用模様が付されている、Ｕボルトのひずみを検出するための検出装置であって、
前記ひずみ検出用模様が付されている、前記少なくとも一方の軸部の前記少なくとも一部である模様領域を撮像することによって第１の観察画像を生成し、前記第１の観察画像が生成されて、前記軸部の前記ナットによる締め付けが調整された後に、前記模様領域を撮像することによって第２の観察画像を生成する撮像部と、
前記第１の観察画像及び前記第２の観察画像に基づいて、前記模様領域のひずみを検出する検出部と、
前記ひずみに基づいて、前記軸部の前記ナットによる締め付けに関する締め付け情報を出力する出力部と、を備え、
前記撮像部は、被写体の像を結像する撮像素子と、画像を表示する表示部とを含み、
前記検出装置は、前記撮像素子によって結像された前記被写体の像に、前記第１の観察画像を重畳させた画像を表示部に表示させる設定部をさらに備え、
前記撮像部は、前記設定部によって前記表示部に表示された前記第１の観察画像における前記模様領域の像が、前記締め付けが調整された後に実空間に存在する前記模様領域に略一致するような画角で、前記実空間に存在する前記模様領域を撮像することによって前記第２の観察画像を生成する検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、Ｕボルト、施工方法及び検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、配管等の締結物を架台、壁面等の被締結物に固定するために、Ｕボルトが用いられている。Ｕボルトとは、２つの直線状の軸部が橋梁部により連結されたＵ字形状のボルトである。Ｕボルトの内側に締結物を挟んだ状態で被締結物に設けられた２つの貫通孔それぞれにＵボルトの軸部を挿入し、２つの軸部それぞれの端部からナットで締結することで、Ｕボルトと被締結物とで締結物を挟んで固定することができる。

【0003】

Ｕボルトで締結物を被締結物に固定する場合、Ｕボルトを被締結物に対して垂直に固定する必要がある。しかしながら、Ｕボルトは、構造上、傾いて取り付けられてしまうことが多い。Ｕボルトが傾いて取り付けられると、過大応力による破損の原因となり得る。

【0004】

非特許文献１には、ボルトに挿通されるワッシャーに圧電パッチを設け、圧電パッチにより計測された圧力に基づき、ボルトの締結力を計測する技術が記載されている。また、非特許文献２には、ボルトの軸部に圧電センサを埋め込み、圧電センサにより計測されたボルトの軸部のひずみに基づき、ボルトの締結力を計測する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】H. Yin, T. Wang, D. Yang, S. Liu, J. Shao, and Y. Li, “A smart washer for bolt looseness monitoring based on piezoelectric active sensing method,” Appl. Sci., vol.6, no.11, 2016

【文献】N. Shimoi, C. H. Cuadra, H. Madokoro, and M. Saijo, “Simple Smart Piezoelectric Bolt Sensor for Structural Monitoring of Bridges,” Int. J. Instrum. Sci., vol.1, no.5, pp.78-83, 2013

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した非特許文献１及び２に記載の技術は、直線状のボルトの締結力を計測するための技術であり、作業者は、この技術によって、Ｕボルトの軸部のナットによる締め付けの状態を確認することはできない。

【0007】

上記のような問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、作業者が、Ｕボルトの軸部のナットによる締め付けの状態を確認することができるＵボルト、施工方法及び検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本開示に係るＵボルトは、第１の方向に並び、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する、一対のナットによって締め付けられる一対の軸部と、前記一対の軸部それぞれの一端を連結する橋梁部とを備えるＵボルトであって、前記一対の軸部のうちの少なくとも一方の軸部の少なくとも一部にひずみ検出用模様が付されている。

【0009】

また、上記課題を解決するため、本開示に係る施工方法は、検出装置を用いて、第１の方向に並び、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する、一対のナットによって締め付けられる一対の軸部と、前記一対の軸部それぞれの一端を連結する橋梁部と、前記一対の軸部のうちの少なくとも一方の軸部の表面における少なくとも一部にひずみ検出用模様が付されている、Ｕボルトを被締結物に締結する施工方法であって、前記検出装置により、前記ひずみ検出用模様が付されている、前記少なくとも一方の軸部の前記少なくとも一部である模様領域を撮像することによって第１の観察画像を生成するステップと、前記軸部の前記ナットによる締め付けが調整された後に前記模様領域を撮像することによって第２の観察画像を生成するステップと、前記第１の観察画像及び前記第２の観察画像に基づいて、前記模様領域のひずみを検出するステップと、前記ひずみに基づいて、前記軸部の前記ナットによる締め付けに関する締め付け情報を出力するステップと、を含む。

【0010】

また、上記課題を解決するため、本開示に係る検出装置は、第１の方向に並び、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する、一対のナットによって締め付けられる一対の軸部と、前記一対の軸部それぞれの一端を連結する橋梁部と、前記一対の軸部のうちの少なくとも一方の軸部の少なくとも一部にひずみ検出用模様が付されている、Ｕボルトのひずみを検出するための検出装置であって、前記ひずみ検出用模様が付されている、前記少なくとも一方の軸部の前記少なくとも一部である模様領域を撮像することによって第１の観察画像を生成し、前記第１の観察画像が生成されて、前記軸部の前記ナットによる締め付けが調整された後に、前記模様領域を撮像することによって第２の観察画像を生成する撮像部と、前記第１の観察画像及び前記第２の観察画像に基づいて、前記模様領域のひずみを検出する検出部と、前記ひずみに基づいて、前記軸部の前記ナットによる締め付けに関する締め付け情報を出力する出力部と、を備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示に係るＵボルト、施工方法及び検出装置によれば、作業者は、Ｕボルトの軸部のナットによる締め付けの状態を確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係る、Ｕボルトの一例を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る、Ｕボルトの他の例を示す図である。

【図3】図１に示すＵボルトの変形例を示す図である。

【図4】図２に示すＵボルトの変形例を示す図である。

【図5A】軸力が均一である場合に、Ｕボルトに作用する引張力及び圧縮力について説明するための図である。

【図5B】軸力が不均一である場合に、Ｕボルトに作用する引張力及び圧縮力について説明するための図である。

【図6】第１の実施形態に係る検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図7】第１の実施形態に係る検出装置の機能構成の一例を示す図である。

【図8】第１の実施形態に係るＵボルトを被締結物に締結するための動作の一例を示すフローチャートである。

【図9】第２の実施形態に係る検出装置の機能構成の一例を示す図である。

【図10】第２の実施形態に係るＵボルトを被締結物に締結するための動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。

【0014】

＜第１の実施形態＞
（Ｕボルトの構成）
図１は、本開示の第１の実施形態に係るＵボルト１０の一例を示す図である。図２は、本開示の第１の実施形態に係るＵボルト１０の他の例を示す図である。

【0015】

図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係るＵボルト１０は、一対の軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂと、橋梁部１２とを備える。

【0016】

軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂは、所定の方向に並び、該所定の方向と直交する方向に延在する。以下では、図１及び図２に示すように、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが並んで配置される方向をＸ軸方向（第１の方向）と称し、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが延在する方向をＹ軸方向（第２の方向）と称し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向（第３の方向）と称する。また、以下では、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂを区別しない場合には、軸部１１と称する。また、以下では、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂを合わせて一対の軸部１１と称する。

【0017】

橋梁部１２は、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれの一端を連結する。橋梁部１２は、半円状に湾曲した形状とすることができ、橋梁部１２が軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれの一端を連結することで、Ｕボルト１０はＵ字形状を形成する。軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂは、それぞれの他端側に、ねじ山構造を有するねじ部１３を有している。

【0018】

図１及び図２に示すように、Ｕ字形状のＵボルト１０の内側（一対の軸部１１及び橋梁部１２により囲まれる空間）には、配管等の締結物１が配置される。締結物１が内側に配置された状態で、支持金物等の被締結物２に設けられた一対の貫通孔４Ａ及び貫通孔４Ｂに、被締結物２の一面側からそれぞれ軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが挿入される。貫通孔４Ａ及び貫通孔４Ｂにそれぞれ軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが挿入されることで、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれのねじ部１３が被締結物２の他面側に突出する。被締結物２の他面側から突出した軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれのねじ部１３に、ねじ部１３のねじ山構造と螺合するねじ山構造を有するナット３Ａ及び３Ｂナット３Ａ及び３Ｂがそれぞれ締め付けられることで、軸部１１はナット３によって締め付けられる。これにより、Ｕボルト１０は被締結物２に締結されて、締結物１は、Ｕボルト１０と被締結物２とに挟まれて固定される。以下では、ナット３Ａ及びナット３Ｂを区別しない場合には、ナット３と称する。また、貫通孔４Ａ及び貫通孔４Ｂを区別しない場合には、貫通孔４と称する。

【0019】

軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの少なくとも一方の軸部１１の少なくとも一部にはひずみ検出用模様が付されている。以降において、ひずみ検出用模様が付されている、少なくとも一方の軸部１１の少なくとも一部を「模様領域ＰＡ」という。

【0020】

図１及び図２に示す例では、ひずみ検出用模様は、一方の軸部１１Ａの全部に付されているが、これに限られない。例えば、ひずみ検出用模様は、一方の軸部１１Ａの一部に付されていてもよい。具体的には、ひずみ検出用模様は、軸部１１の軸に直交する断面の外縁の一部に付されていてもよいし、軸部１１の軸が延在する方向において一部に付されていてもよい。ひずみ検出用模様は、被締結物２に設けられた一対の貫通孔２Ａ及び２Ｂにそれぞれ一対の軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが挿入され、Ｕボルト１０と被締結物２の一面とに締結物１が挟まれて固定された状態において、被締結物２の一面の位置（位置ａ）と、軸部１１と橋梁部１２との境界の位置（位置ｂ）との間に付されていてもよい。

【0021】

ひずみ検出用模様は、部材のひずみεを検出するための任意の方法において、該部材に付される模様であって、図１に示すようなスペックルパターン、又は図２に示すような格子模様とすることができる。

【0022】

スペックルパターンは、例えば、まだら模様とすることができる。スペックルパターンを構成している少なくとも２つの色のコントラストは高いことが好ましく、具体的には、２つの色の明度、彩度、又は色相の差が所定の閾値より高いことが好ましい。これによって、デジタル画像相関（ＤＩＣ（Digital Image Correlation））法を用いて軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂのひずみεを高い精度で検出することができる。例えば、２つの色は、白及び黒のような明度のコントラストが高い色とすることができる。この場合、屋外環境のような測定誤差が大きくなりやすい環境においても、高い精度で軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂのひずみεを検出することができる。

【0023】

スペックルパターンは、スプレーを用いて２種類の塗料を塗布することで容易に得られる。例えば、スペックルパターンは、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれの表面に、白色塗料でベース塗装を施し、その上に黒色の模様を塗布することによって形成されてもよい。

【0024】

格子模様の格子間隔は任意であってよいが、１ｍｍ程度であることが好ましい。これによって、Ｕボルトの取り付けにおいて、サンプリングモアレ法を用いて、１ｍｍの１／１００である０．０１ｍｍ程度の高い精度で、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂのひずみεを検出することができる。

【0025】

なお、図１及び図２に示す例においては、軸部１１Ａにのみ、ひずみ検出用模様が付される構成を説明したが、本開示はこれに限られるものではない。例えば、軸部１１Ｂにのみ、ひずみ検出用模様が付されてもよい。また、図３及び図４に示すように、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方に、ひずみ検出用模様が付されてもよい。図３に示す例では、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方の全部にスペックルパターンが付されている。図４に示す例では、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方の全部に格子模様が付されている。また、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方のそれぞれ一部にひずみ検出用模様が付されてもよく、このような構成において、軸部１１Ａに付されているひずみ検出用模様と、軸部１１Ｂに付されているひずみ検出用模様とは同じ高さに（Ｙ軸方向に同じ位置に）位置していることが好ましい。

【0026】

このように、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方の一部又は全部にひずみ検出用模様が付されていることによって、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれのひずみ、すなわち軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれに作用する軸力の違いを正確に検出することができる。

【0027】

図５Ａ及び図５Ｂは、図３に示すＵボルト１０が被締結物２に締結された状態において作用する引張力及び圧縮力を示す図である。図５Ａは、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂに作用する軸力が均一である場合に、Ｕボルト１０に作用する引張力及び圧縮力を示す図である。図５Ｂは、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂに作用する軸力が不均一である場合に、Ｕボルト１０に作用する引張力及び圧縮力を示す図である。なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいては、ひずみ検出用模様がスペックルパターンである例が示されているが、ひずみ検出用模様が格子模様である例についても同様である。

【0028】

図５Ａに示すように、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが被締結物２に均一に締結されている場合、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂのそれぞれ外側及び内側に同程度の大きさの引張力Ｆ_ＡＯ、Ｆ_ＡI、Ｆ_ＢＯ、及びＦ_ＢＩが発生している。このため、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれに作用する軸力は略均一である。一方、図５Ｂに示すように、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが被締結物２に不均一に締結されている場合、軸部１１Ａの外側と軸部１１Ｂの内側にそれぞれ圧縮力Ｆ’_ＡＯ及びＦ’_ＢＩが発生し、軸部１１Ａの内側と軸部１１Ｂの外側にそれぞれ引張力Ｆ_ＡＩ及びＦ_ＢＯが発生している。このため、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂに作用する軸力は不均一である。締結物１が強固に固定されるには、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂに作用する軸力を略均一にする必要がある。そこで、上述したように、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方にひずみ検出用模様が付され、これを用いてひずみεが検出されることによって、作業者は、被締結物２に対するＵボルト１０の軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂに作用する軸力が均一であるか否かを確認することができる。これによって、作業者は、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂに作用する軸力が均一であるように軸部１１をナット３によって締め付けて、適切にＵボルト１０を被締結物２に締結することができる。なお、図４に示すＵボルト１０が被締結物２に締結された状態おいて作用する引張力及び圧縮力も同様である。

【0029】

（検出装置のハードウェア構成）
図６は、本開示の一実施形態に係る検出装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。図６においては、検出装置２０がプログラム命令を実行可能なコンピュータにより構成される場合の、検出装置２０のハードウェア構成の一例を示している。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Personal Computer）、電子ノートパッド、スマートフォン等であってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメント等であってもよい。検出装置２０がスマートフォンである場合、作業者は、Ｕボルト１０の設置又は点検において、Ｕボルト１０を被締結物２に締結する場所に検出装置２０を容易に携行することができ、利便性が向上される。

【0030】

図６に示すように、検出装置２０は、プロセッサ１１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３０、ストレージ１４０、入力部１５０、表示部１６０及び通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７０を有する。各構成は、バス１９０を介して相対に通信可能に接続されている。プロセッサ１１０は、具体的にはＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）等であり、同種または異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。

【0031】

プロセッサ１１０は、各構成の制御、及び各種の演算処理を実行する。すなわち、プロセッサ１１０は、ＲＯＭ１２０またはストレージ１４０からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１３０を作業領域としてプログラムを実行する。プロセッサ１１０は、ＲＯＭ１２０ストレージ１４０に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ１２０またはストレージ１４０には、本開示に係るプログラムが格納されている。

【0032】

プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の非一時的（non-transitory）記憶媒体に記憶された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【0033】

ＲＯＭ１２０は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ１３０は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ１４０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム及び各種データを格納する。

【0034】

入力部１５０は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。

【0035】

表示部１６０は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部１６０は、タッチパネル方式を採用して、入力部１５０として機能してもよい。

【0036】

通信インタフェース１７０は、外部装置（図示しない）等の他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。

【0037】

（検出装置の機能構成）
次に、第１の実施形態に係る検出装置２０の機能構成について、図７を参照して説明する。

【0038】

図７に示すように、本開示に係る検出装置２０は、撮像部２１と、画像記憶部２２と、検出部２３と、検出結果記憶部２４と、出力部２５とを備える。撮像部２１は、カメラによって構成される。画像記憶部２２及び検出結果記憶部２４は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、光メモリ等のメモリによって構成される。検出部２３は、制御部（コントローラ）を構成する。制御部は、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array)等の専用のハードウェアによって構成されてもよいし、プロセッサによって構成されてもよいし、双方を含んで構成されてもよい。出力部２５は、例えば、表示部１６０を含んでよい。

【0039】

撮像部２１は、ひずみ検出用模様が付されている、少なくとも一方の軸部１１の少なくとも一部である模様領域ＰＡを撮像することによって観察画像を生成する。具体的には、以降において、観察画像における、模様領域ＰＡの像が示されている領域を「観察領域」という。

【0040】

撮像部２１は、軸部１１のナット３による締め付けを調整する前に、ひずみ検出用模様が付されている、少なくとも一方の軸部１１の少なくとも一部である模様領域ＰＡを撮像することによって調整前観察画像（第１の観察画像）を生成する。撮像部２１は、軸部１１のナット３による締め付けが調整された後に、ひずみ検出用模様が付されている、少なくとも一方の軸部１１の少なくとも一部である模様領域ＰＡを撮像することによって調整後観察画像（第２の観察画像）を生成する。

【0041】

ここで、「締め付けを調整する」とは、軸部１１のナット３による締め付け度合いを調整することであり、軸部１１を貫通孔４に挿入した後、軸部１１を初めてナット３によって締め付けること、及び軸部１１が既にナット３によって締め付けられている状態から締め付け度合いを変更することを含む。

【0042】

画像記憶部２２は、撮像部２１によって生成された観察画像を記憶する。具体的には、画像記憶部２２は、調整前観察画像を記憶する。また、画像記憶部２２は、調整後観察画像を記憶してもよい。

【0043】

検出部２３は、調整前観察画像及び調整後観察画像に基づいて模様領域ＰＡのひずみεを検出する。検出部２３は、軸部１１のナット３による締め付けが調整されるたびにひずみεを検出してもよい。

【0044】

ひずみ検出用模様がスペックルパターンである構成において、検出部２３は、デジタル画像相関法を用いて模様領域ＰＡのひずみεを検出する。具体的には、検出部２３は、調整後観察画像および調整前観察画像の観察領域それぞれに含まれているスペックルパターンの像の相違に基づいて模様領域ＰＡのひずみεを検出する。

【0045】

一例では、ｋ回目（ｋは自然数）の調整における調整後観察画像は、ｋ回目の調整後であって、（ｋ＋１）回目の調整前に生成された観察画像である。ｋ回目の調整における調整前観察画像は、軸部１１がナット３による締め付けが調整されていないとき（すなわち、０回目の調整後であって１回目の調整前）に撮像された初期観察画像とすることができる。このような構成において、検出部２３は、軸部１１のナット３による締め付けを調整するたびに、初期観察画像及び調整後観察画像に基づいてひずみεを検出する。具体的には、検出部２３は、１回目の調整前における模様領域ＰＡのひずみεに対する、ｋ回目の調整後における模様領域ＰＡのひずみεの変化量を検出し、これによりひずみεを検出する。

【0046】

他の例では、上述した一例と同様に、ｋ回目の調整における調整後観察画像は、ｋ回目の調整後であって、（ｋ＋１）回目の調整前に生成された観察画像である。ｋ回目の調整における調整前観察画像は、上述した一例とは異なり、ｋ回目の調整前であって、（ｋ－１）回目の調整後に生成された直前観察画像である。このような構成において、検出部２３は、（ｋ－１）回目の調整により発生した模様領域ＰＡのひずみεに対する、ｋ回目の調整により発生した模様領域ＰＡのひずみεの変化量を検出することができる。この場合、検出部２３は、軸部１１のナット３による締め付けを調整するたびに、直前観察画像及び調整後観察画像に基づいてひずみεを検出する。具体的には、検出部２３は、ｋ回目の調整前であって（ｋ－１）回目の調整後における模様領域ＰＡのひずみεに対する、ｋ回目の調整後における模様領域ＰＡのひずみεの変化量を検出する。そして、検出部２３は、１回目からｋ回目の調整における変化量を合計することによってひずみεを検出する。

【0047】

なお、Ｕボルト１０を構成する材料に応じて、Ｕボルト１０に作用する力に対するひずみεの変化量は異なる。そして、Ｕボルト１０に作用する力に対するひずみεの変化量が小さいほど、誤差が累積されにくい。この場合、検出部２３は、調整前観察画像として初期観察画像を用いることによって、ひずみεを容易に検出することができる。また、Ｕボルト１０に作用する力に対するひずみεの変化量が大きいほど誤差が累積されて高い精度でひずみεを検出することが困難となる。したがって、この場合、調整前観察画像として調整の直前に生成された直前観察画像を用いることによってひずみεを検出することができる。

【0048】

原則としては、精度を重視するため、検出部２３は、調整前観察画像として初期観察画像を用いることによって、ひずみεを検出することが好適である。ただし、一般的に１％を超える大きい変形が生じるようなＵボルト１０においては、検出部２３が、調整前観察画像として初期観察画像を用いると、調整前観察画像と調整後観察画像とのマッチングが困難となり、正しい測定結果が得られないことがある。そこで、上述したように大きい変形が生じるようなＵボルト１０においては、検出部２３が調整前観察画像として直前観察画像を用いることによって、大きい変形に伴ってマッチングが困難となることを回避することができる。なお、このように、検出部２３が調整前観察画像として直前観察画像を用いることによって、誤差の累積は大きくなる。したがって、調整前観察画像として初期観察画像を用いるか、直前観察画像を用いるかは、Uボルト１０の変形のしやすさによって適宜設計され得る。

【0049】

さらに、Ｕボルト１０の被締結物２への締結の度合いが強くなるほど、ひずみの変化量は大きくなる。したがって、検出部２３は、Ｕボルト１０の被締結物２への締結の強さ、すなわち、Ｕボルト１０に作用する目標とする軸力（目標軸力）の大きさに応じた調整前観察画像を用いてひずみεが検出されるとより好適である。例えば、検出部２３は、目標軸力が所定値未満である場合に調整前観察画像として初期観察画像を用いてひずみεを検出し、目標軸力が所定値以上である場合に調整前観察画像として直前観察画像を用いてひずみεを検出してもよい。

【0050】

ひずみ検出用模様が格子模様である構成において、検出部２３は、サンプリングモアレ法を用いて模様領域ＰＡのひずみεを検出する。具体的には、検出部２３は、調整前観察画像および調整後観察画像の観察領域それぞれに含まれている格子模様の像に基づいて、調整後における模様領域ＰＡの、調整前における模様領域ＰＡからのひずみεを検出する。このときに用いられる調整前観察画像は、上述したような、ひずみ検出用模様がスペックルパターンである構成において用いられる調整前観察画像と同様である。

【0051】

また、検出部２３は、ひずみεと、目標ひずみε_Ｔとの差である目標差Δε_１を検出することができる。この場合、検出部２３は、さらに、目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを検出することができる。目標ひずみε_Ｔは、上述した目標軸力が作用している軸部１１において発生するひずみεである。

【0052】

また、両方の軸部１１Ａ及び１１Ｂにひずみ検出用模様が付され、撮像部２１によって、両方の軸部１１Ａ及び１１Ｂそれぞれの観察画像が生成された場合、検出部２３は、両方の軸部１１Ａ及び１１Ｂの観察領域それぞれに含まれている、ひずみ検出用模様の像に基づいて、両方の軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれのひずみε_Ａ及びひずみε_Ｂを検出することができる。

【0053】

この場合、検出部２３は、ひずみε_Ａ及びひずみε_Ｂそれぞれと、目標ひずみε_Ｔとの差である目標差Δε_１Ａ及び目標差Δε_１Ｂを目標差Δε_１として検出することができる。この場合、検出部２３は、さらに、目標差Δε_１Ａ及び目標差Δε_１Ｂの絶対値が所定の閾値未満であるか否かを検出することができる。

【0054】

さらに、検出部２３は、ひずみε_Ａとひずみε_Ｂとの差である相対差Δε_２を検出することができる。この場合、検出部２３は、さらに、相対差Δε_２の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを検出することができる。

【0055】

検出部２３は、ひずみεに基づく、Ｕボルト１０の軸部１１のナット３による締め付けに関する締め付け情報を出力部２５に出力させる。また、検出部２３は、締め付け情報を検出結果記憶部２４に記憶させる。

【0056】

締め付け情報は、ひずみε、目標差Δε_１、目標差指標、相対差Δε_２、相対差指標、の少なくとも１つ以上を含むことができる。目標差指標は、目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを示す情報である。相対差指標は、相対差Δε_２の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを示す情報である。

【0057】

また、検出部２３によって、目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値未満であると判定された場合、締め付け情報は、目標差指標に代えてＵボルト１０の締結が完了したことを示す情報を含んでもよい。また、検出部２３によって、目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値以上であると判定された場合、締め付け情報は、目標差指標に代えてＵボルト１０の締結が完了していないことを示す情報を含んでもよい。

【0058】

また、検出部２３によって、相対差Δε_２の絶対値が所定の閾値未満であると判定された場合、締め付け情報は、相対差指標に代えて軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが略均等によって締め付けられていることを示す情報を含んでもよい。また、検出部２３によって、相対差Δε_２の絶対値が所定の閾値以上であると判定された場合、締め付け情報は、相対差指標に代えて軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂが略均等によって締め付けられていないことを示す情報を含んでもよい。

【0059】

検出結果記憶部２４は、検出部２３によって検出された締め付け情報を記憶する。こうすることで、例えば、正常な施工（Ｕボルト１０の締結）が完了したことの証跡を残すことができる。

【0060】

出力部２５は、検出部２３により検出されたひずみεに基づく、Ｕボルト１０の軸部１１のナット３による締め付けに関する締め付け情報を出力する。

【0061】

（Ｕボルト取り付けの施工方法）
ここで、第１の実施形態に係るＵボルト１０を締結するための動作について、図８を参照して説明する。図８は、第１の実施形態に係るＵボルト１０を締結するための動作の一例を示すフローチャートである。図８を参照して説明するＵボルト１０を締結するための動作は第１の実施形態に係るＵボルト１０を締結するための施工方法に相当する。

【0062】

ステップＳ１１において、作業者が、Ｕボルト１０の軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂをそれぞれ貫通孔２Ａ及び２Ｂに貫通させる。

【0063】

ステップＳ１２において、撮像部２１が、ひずみ検出用模様が付されている、少なくとも一方の軸部１１の少なくとも一部である模様領域ＰＡを撮像することによって調整前観察画像を生成する。

【0064】

ステップＳ１３において、画像記憶部２２が、ステップＳ１２で生成された調整前観察画像を記憶する。

【0065】

ステップＳ１４において、作業者が、軸部１１のナット３による締め付けを調整する。

【0066】

ステップＳ１５において、撮像部２１が、軸部１１のナット３による締め付けが調整された後に模様領域ＰＡを撮像することによって調整後観察画像を生成する。

【0067】

ステップＳ１６において、検出部２３が、調整前観察画像及び調整後観察画像に基づいて、模様領域ＰＡのひずみεを検出する。

【0068】

このとき、検出部２３が、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの一方のひずみεを検出してもよい。検出部２３が、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方のひずみεを検出してもよい。検出部２３は、ひずみεと、目標ひずみε_Ｔとの差である目標差Δε_１を検出してもよい。目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを検出してもよい。検出部２３は、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方のひずみεを検出する場合、相対差Δε_２を検出してもよい。検出部２３は、相対差Δε_２の絶対値が所定の閾値未満であるか否かを判定してもよい。

【0069】

ステップＳ１７において、画像記憶部２２が、ステップＳ１６で撮像部２１によって生成された調整後観察画像を調整前観察画像として記憶する。

【0070】

ステップＳ１８において、出力部２５が、検出部２３によって検出された締め付け情報を出力する。

【0071】

ステップＳ１９において、作業者が、締め付け情報に基づいて締結処理が完了したか否かを判定する。

【0072】

このとき、ステップＳ１８で出力された締め付け情報に含まれるひずみεが目標ひずみε_Ｔから所定の範囲である場合、作業者が、締結処理が完了したと判定してもよい。この場合、ひずみεが目標ひずみε_Ｔから所定の範囲でない場合、作業者が、締結処理が完了していないと判定する。

【0073】

または、ステップＳ１８で出力された締め付け情報に含まれる目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値未満である場合、作業者が、締結処理が完了したと判定してもよい。この場合、目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値以上である場合、作業者が、締結処理が完了していないと判定してもよい。

【0074】

あるいは、ステップＳ１８で出力された締め付け情報に含まれる目標差指標が、目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値未満であることを示している場合、作業者が、締結処理を完了すると判定してもよい。この場合、目標差指標が、目標差Δε_１の絶対値が所定の閾値以上であることを示している場合、作業者が、締結処理を完了しないと判定してもよい。

【0075】

ステップＳ１９で、締結処理が完了したと判定された場合、本締結処理を終了する。ステップＳ１９で、締結処理が完了していないと判定された場合、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。

【0076】

ステップＳ１４～ステップＳ１９の処理の繰り返しにおいて、作業者は、締め付け情報に基づいて、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの一方の締め付けを調整してもよいし、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂの両方の締め付けを調整してもよい。また、作業者は、相対差Δε_２が所定の閾値未満となるように軸部１１Ａ又は軸部１１Ｂの締め付けを調整してから、相対差Δε_２が所定の閾値未満となっている状態を維持しつつ、目標差Δε_１が小さくなるように軸部１１Ａ及び軸部１１の締め付けをさらに調整してもよい。

【0077】

なお、上述においては、ステップＳ１７の処理が実行された後にステップＳ１８の処理が実行されたが、この限りではない。例えば、ステップＳ１８の処理が実行された後にステップＳ１７の処理が実行されてもよいし、ステップＳ１７及びステップＳ１８の処理が同じタイミングで実行されてもよい。

【0078】

また、上述においては、ステップＳ１１の処理が実行されなくてもよい。例えば、被締結物２に既に締結されているＵボルト１０を点検する場合、上記の締結のための動作はステップＳ１２の処理から開始される。

【0079】

上述したように、第１の実施形態によれば、一対の軸部１１のうちの少なくとも一方の軸部１１の少なくとも一部にひずみ検出用模様が付されている。これにより、軸部１１のひずみεが目標ひずみε_Ｔとなるように、すなわち軸部１１に目標軸力が作用するように、Ｕボルト１０の軸部１１をナット３によって締め付けることができる。したがって、作業者は、Ｕボルト１０を被締結物２に高い精度で締結することでき、これに伴い、強固に締結物１を固定することができる。

【0080】

また、第１の実施形態によれば、ひずみ検出用模様は、被締結物２に設けられた一対の貫通孔４に一対の軸部１１が挿入され、Ｕボルト１０と被締結物２の一面とで締結物１を挟んで固定した状態において、一方の軸部１１における、被締結物２の一面と、軸部１１と橋梁部１２との境界との間に付されている。これにより、作業者は、Ｕボルト１０の被締結物２への取り付けにおいて、締結物１を強固に固定するために必要となる軸部１１に作用する軸力に応じたひずみεを認識することができ、強固に締結物１を固定することができる。

【0081】

さらに、ひずみ検出用模様は、被締結物２に設けられた一対の貫通孔４に一対の軸部１１が挿入され、Ｕボルト１０と被締結物２の一面とで締結物１を挟んで固定した状態において、両方の軸部１１における、被締結物２の一面と、軸部１１と橋梁部１２との境界との間に付されている。これにより、作業者は、Ｕボルト１０の被締結物２への取り付けにおいて、軸部１１Ａ及び軸部１１Ｂそれぞれに付されているひずみ検出用模様を用いて検出されたひずみの差異が大きくならないように作業を行うことができる。したがって、作業者は、Ｕボルト１０の軸部１１をナット３によって締め付けることができる。これに伴い、作業者は、Ｕボルト１０を被締結物２に適切に締結することができ、締結物１を強固に固定することができる。

【0082】

また、第１の実施形態によれば、検出装置２０は、目標差Δε_１に基づく締め付け情報を出力する。このため、作業者は、Ｕボルト１０に発生するひずみεが目標ひずみε_Ｔとなるように、すなわちＵボルト１０に目標軸力が作用するように、Ｕボルト１０の軸部１１をナット３によって締め付けることができ、これに伴い、強固に締結物１を固定することができる。

【0083】

また、第１の実施形態によれば、検出装置２０は、相対差Δε_２に基づく締め付け情報を出力する。Ｕボルト１０の軸部１１のナット３による締め付けにおいては、締め付け完了時だけでなく、締め付け完了までの作業途中においても、軸部１１Ａのひずみε_Ａと軸部１１Ｂのひずみε_Ｂとが同程度となっている状態が維持される必要がある。そのため、作業者は、ひずみε_Ａとひずみε_Ｂを目標ひずみε_Ｔとするだけではなく、作業途中において、ひずみε_Ａとひずみε_Ｂとの差異である相対差Δε_２が小さくなるようにする必要がある。したがって、上述したように、検出装置２０が相対差Δε_２に基づく締め付け情報を出力することによって、作業者は、締結の作業途中において、相対差Δε_２を認識することができ、これに基づいてＵボルト１０の軸部１１をナット３に適切によって締め付けることができる。したがって、作業者は、強固に締結物１を固定することができる。

【0084】

＜第２の実施形態＞
（Ｕボルトの構成）
本開示の第２の実施形態に係るＵボルト１０は、第１の実施形態に係るＵボルト１０と同様である。

【0085】

（検出装置のハードウェア構成）
第２の実施形態に係る検出装置２０Ａのハードウェア構成は、第１の実施形態に係る検出装置２０のハードウェア構成と同様である。

【0086】

（検出装置の機能構成）
次に、第２の実施形態に係る検出装置２０Ａの機能構成について、図９を参照して説明する。検出装置２０Ａは、撮像部２１と、画像記憶部２２と、検出部２３と、検出結果記憶部２４と、出力部２５と、設定部２６とを備える。第２の実施形態における画像記憶部２２、検出部２３、検出結果記憶部２４、及び出力部２５は、第１の実施形態におけるそれぞれ画像記憶部２２、検出部２３、検出結果記憶部２４、及び出力部２５と同様である。

【0087】

第２の実施形態における撮像部２１は、第１の実施形態における撮像部２１と同様にカメラによって構成される。具体的には、撮像部２１は、被写体の像を結像する撮像素子２１１と、画像を表示する表示部２１２とを含む。

【0088】

設定部２６は、制御部（コントローラ）を構成する。設定部２６は、撮像素子２１１によって結像された被写体の像に、画像記憶部２２に記憶されている調整前観察画像を重畳させた画像を表示部２１２に表示させる。

【0089】

第２の実施形態における撮像部２１は、第１の実施形態における撮像部２１と同様にカメラによって構成される。撮像部２１は、設定部２６によって表示部２１２に表示された調整前観察画像における模様領域ＰＡの像が、締め付けが調整された後に実空間に存在する模様領域ＰＡに略一致するような画角で、実空間に存在する模様領域ＰＡを撮像することによって調整後観察画像を生成する。

【0090】

一例では、作業者が、調整前観察画像における模様領域ＰＡの像が、締め付けが調整された後に実空間に存在する模様領域ＰＡに略一致するか否かを判定する。このような構成において、作業者は、調整前観察画像における模様領域ＰＡの像が実空間に存在する模様領域ＰＡに略一致すると判定したときに検出装置２０Ａに対して操作を行う。そして、設定部２６は、作業者による操作に基づいて撮像部２１の画角を取得し、撮像部２１が該画角で撮像するように制御する。「調整前観察画像における模様領域ＰＡの像が実空間に存在する模様領域ＰＡに略一致する」とは、模様領域ＰＡの像と、実空間に存在する模様領域ＰＡとが重ならない領域の面積が、模様領域ＰＡの像の面積に対して所定の割合以下であることである。

【0091】

他の例では、設定部２６は、調整前観察画像における模様領域ＰＡの像が、締め付けが調整された後に実空間に存在する模様領域ＰＡに略一致するか否かを任意の画像処理方法により判定する。このような構成において、設定部２６は、調整前観察画像における模様領域ＰＡの像が実空間に存在する模様領域ＰＡに略一致すると判定したときの撮像部２１の画角を取得し、撮像部２１が該画角で撮像するように制御する。

【0092】

（Ｕボルト取り付けの施工方法）
ここで、第２の実施形態に係るＵボルト１０を締結するための動作について、図１０を参照して説明する。図１０は、第２の実施形態に係るＵボルト１０を締結するための動作の一例を示すフローチャートである。図１０を参照して説明するＵボルト１０を締結するための動作は第２の実施形態に係るＵボルト１０を締結するための施工方法に相当する。

【0093】

まず、ステップＳ３１～ステップＳ３４の処理が実行される。ステップＳ３１～ステップＳ３４の処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１１～ステップＳ１４の処理と同様である。

【0094】

ステップＳ３５においては、設定部２６が、撮像部２１の撮像範囲に調整前観察画像を重畳させる。

【0095】

ステップＳ３６においては、設定部２６が、撮像範囲に表示された調整前観察画像における模様領域ＰＡの像が、締め付けが調整された後に実空間に存在する模様領域ＰＡに略一致するような画角を取得する。

【0096】

ステップＳ３７においては、撮像部２１が、ステップＳ３６で取得された画角で、実空間に存在する模様領域ＰＡを撮像することによって調整後観察画像を生成する。

【0097】

続いて、ステップＳ３８～ステップＳ４１の処理が実行される。ステップＳ３８～ステップＳ４１の処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１６～ステップＳ１９の処理と同様である。

【0098】

上述したように、第２の実施形態によれば、撮像部２１は、調整前観察画像と同じ画角の調整後観察画像を生成することができる。したがって、検出部２３は、互いに同じ画角の調整前観察画像及び調整後観察画像を用いて、軸部１１のひずみεを検出することができる。このため、検出部２３は、互いに異なる画角で撮像されることによって生成された整前観察画像及び調整後観察画像を用いて軸部１１のひずみεを検出する場合に比べて正確にひずみεを検出することができる。また、検出部２３は、互いに異なる画角で撮像されることによって生成された整前観察画像及び調整後観察画像における観察領域を補正することなく歪を検出することができるため、処理負荷を軽減することができる。

【0099】

＜プログラム＞
上述した検出装置２０又は検出装置２０Ａの各部として機能させるためにコンピュータを好適に用いることが可能である。そのようなコンピュータは、検出装置２０の各部の機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのプロセッサによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。すなわち、当該プログラムは、コンピュータを、上述した検出装置２０又は検出装置２０Ａとして機能させることができる。また、当該プログラムを非一時的記憶媒体に記憶することも可能である。また、当該プログラムを、ネットワークを介して提供することも可能である。

【0100】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0101】

１ 締結物
２ 被締結物
３，３Ａ，３Ｂ ナット
４，４Ａ，４Ｂ 貫通孔
１０ Ｕボルト
１１、１１Ａ，１１Ｂ 軸部
１２ 橋梁部
１３ ねじ部
２０，２０Ａ 検出装置
２１ 撮像部
２２ 画像記憶部
２３ 検出部
２４ 検出結果記憶部
２５ 出力部
２６ 設定部
１１０ プロセッサ
１２０ ＲＯＭ
１３０ ＲＡＭ
１４０ ストレージ
１５０ 入力部
１６０ 表示部
１７０ 通信Ｉ／Ｆ
１９０ バス
２１１ 撮像素子
２１２ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】